WO1996010857A1 - Current differential protection arrangement - Google Patents

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WO1996010857A1
WO1996010857A1 PCT/DE1995/001372 DE9501372W WO9610857A1 WO 1996010857 A1 WO1996010857 A1 WO 1996010857A1 DE 9501372 W DE9501372 W DE 9501372W WO 9610857 A1 WO9610857 A1 WO 9610857A1
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WO
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current
differential
current values
stabilization
blocking
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Application number
PCT/DE1995/001372
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ludwig Schiel
Steffen Noack
Norbert Schuster
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/283—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus and taking into account saturation of current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045—Differential protection of transformers
    • H02H7/0455—Differential protection of transformers taking into account saturation of current transformers

Definitions

  • the invention relates to a current differential protection arrangement for an electrical power supply unit with a measured value preprocessing device in which differential current values are continuously formed from currents detected at the ends of the power supply unit in the event of a fault, and with an evaluation device in which, based on a predetermined dependency of the differential current on the stabilizing current (Response characteristic) is checked whether the respectively formed differential and stabilizing current values describe a point on one side of the response characteristic (blocking area) or a point on the other side of the response line (triggering area), the evaluation device with regard to the formation of the Barrier area is designed so that an additional stabilization area is present in the lock area to achieve additional stabilization, which by a below one at a predetermined Stabilizing current value beginning and lying in the predetermined manner linearly with the stabilizing current increasing characteristic curve section of the barrier area is defined.
  • a current differential protection arrangement of this type is obviously used in the form of the Siemens 7UT51 V2.1 digital differential protection and its essential structure is described in the associated equipment manual with order number C 73000-G 1100-C77-7.
  • the currents I 1 and I 2 are detected at ends 1 and 2 of an electrical power supply unit 3, which is, for example, a motor, a transformer or one monitoring line section of an electrical Energy supply network can act.
  • an electrical power supply unit 3 which is, for example, a motor, a transformer or one monitoring line section of an electrical Energy supply network can act.
  • the positive current direction is, for example, a motor, a transformer or one monitoring line section of an electrical Energy supply network.
  • stabilization current values ISTAB assigned to the differential current values are generated in accordance with the following relationship (2):
  • I STAB II 1
  • the differential current values and the stabilizing current values are formed in a measured value preprocessing device, which is not shown in detail in FIG. 1.
  • the respective switching group is also taken into account in the measured value preprocessing device - as can be seen in the above-mentioned manual on page 27 - and the zero currents are also eliminated.
  • an evaluation device downstream of the measured value preprocessing device evaluates the respectively formed differential and stabilizing current values in such a way that it is checked on the basis of a predetermined dependency of the differential current on the stabilizing current (response characteristic curve) whether the respectively formed current values have a point on one side the response characteristic, i.e. in the restricted area, or describe a point on the other side of the response characteristic, i.e. in the triggering area. If there are current values that are in the triggering area, then the
  • an additional stabilization is used in the obviously previously used device, with which stabilization when the transformers required for current detection are saturated, e.g. converters 5 and 6 according to FIG. 1 are to be reached; An internal fault can be simulated by converter saturation.
  • the evaluation device therefore defines an additional stabilization area in the blocked area, which represents a section of the blocked area. This section is characterized by a value that starts below a predetermined stabilization value and increases linearly with the stabilization current in a predetermined manner
  • Boundary section of the barrier area defined.
  • the described structure of the known current differential protection arrangement ensures that, despite the inevitable transformer saturation, a trip command is not given in the event of an external fault with respect to the electrical power supply unit to be monitored; this is made possible by the fact that the converters still correctly transmit the currents for a few milliseconds and only then saturate while falsifying the current values. If an external fault is detected before saturation, then a blocking occurs in the known differential protection arrangement carried out, which prevents a trip command in the event of a saturation of an internal fault.
  • a current differential protection arrangement for a transformer is also known (essay by H.-J. Herrmann and U.
  • the invention is based on the object of developing the known current differential protection arrangement described at the outset in such a way that even in the event of an internal fault following an external fault with converter saturation, this internal fault can be detected quickly and reliably and a corresponding trigger command can be given.
  • the evaluation device in a stabilization circuit contains a test arrangement which examines the differential and stabilization current values formed in each case to determine whether they describe a point in the additional stabilization range, and those for a first determined point in the Additional stabilization area emits a blocking signal after the occurrence of an error;
  • a blocking device with an associated reset device is arranged downstream of the test arrangement in such a way that, on the one hand, the blocking device is triggered by the blocking signal is activated and, on the other hand, at a first determined point outside the additional stabilization area in the course of the same fault, a timer in the reset device is started with a predetermined time delay, which is connected on the output side to a reset input of the blocking device and resets the blocking device after the predetermined time delay.
  • the main advantage of the current differential protection arrangement according to the invention is that even in the event of an internal fault immediately following an external fault in the electrical power supply unit to be monitored, a trigger command is correctly generated by checking the differential and stabilizing current values with regard to the points described by them as to whether they are in the additional stabilization range. If a point in the additional stabilization range is determined for the first time after the occurrence of an error with the differential and stabilization current values, a blocking signal for activating the
  • Blocking device generated. Since the stabilization and differential current values only describe a point in the additional stabilization range in the case of an external fault, it has already been established that there is an external fault and the blocking device can be blocked in order to prevent the current transformer from becoming saturated without affecting the Tripping behavior of the invention
  • the timing element ensures with a predetermined time delay that the blocking device is blocked during the converter saturation and therefore cannot give off a trigger signal.
  • the current differential protection arrangement according to the invention, there is therefore no blocking in the event of an internal fault immediately following an external fault Time of the detection of an external error made for a predetermined time, but only from a time dependent on the respective conditions for a predetermined time.
  • Reset device a monitoring device is present, which is acted upon on the input side with the differential and stabilization current values and is connected on the output side to a time stage with a predetermined time delay; the monitoring device has one on the input side
  • Quotient generator which forms the quotient from the respective differential and stabilization current values; in the monitoring device the quotient is one
  • This embodiment of the current differential protection arrangement according to the invention has the advantage that the blocking device is unlocked again when the quotient of the respective differential current value and the respective associated stabilizing current value exceeds a certain limit value and the time period predetermined by the time stage has expired is, so that it is also ensured here that after an external error occurs first
  • the reset device contains a monitoring arrangement acted upon with the differential and stabilization current values, on the input side contains an arrangement for forming the quotient from the differential and stabilizing current values;
  • the arrangement for forming the quotient is followed by a difference generator, which forms the difference between the quotients, which are in each case successively formed, from the difference and stabilization current values, and the difference generator is followed by a threshold value detection arrangement in which the difference, which is formed
  • the monitoring arrangement is connected to the blocking device via a counting device for the first control signal, which outputs a reset signal for the blocking device at a predetermined counter reading.
  • This embodiment has the significant advantage that in the case of internal errors with relatively low currents following an external error with converter saturation, a rapid and reliable detection of the internal error is also possible because the blocking device then already - before the timing element downstream of the test arrangement has expired - can be activated when the counting device has issued a reset signal for the blocking device. Since the counter device is acted upon by the first control signal, it can at the earliest issue a reset signal after the converter saturation has subsided.
  • the timing element, the timing stage and the counting device are advantageously connected via a logic element to the reset input of the blocking device.
  • the measured value preprocessing device in the current differential protection arrangement according to the invention contains a calculation unit in which measured values proportional to the effective values are formed from the recorded currents, with which the differential and stabilizing current values are obtained. Quantities proportional to the effective value can be formed, for example, by filtering or rectification.
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the current differential protection arrangement according to the invention, in
  • FIG. 3 shows part of an evaluation device according to FIG.
  • Test arrangement and reset device in Figure 4 a diagram with response characteristic and boundary line of the additional stabilization range, in
  • FIG. 6 shows several diagrams to explain the mode of operation of the current differential protection arrangement according to the invention in the event of an internal fault and in
  • FIG. 7 shows several diagrams to illustrate the behavior of the current differential protection arrangement according to the invention in the event of an internal fault following an external fault.
  • the block diagram of the current differential protection arrangement according to the invention shown in FIG. 2 contains a measured value preprocessing device 10 which is supplied with the detected current I 1 at its inputs 11 and 12 (compare also FIG. 1) and with the current I2 at its inputs 13 and 14.
  • the measured value preprocessing device 10 is provided on the input side with a measured value detection block 15, in which differential currents and stabilizing currents are formed in a known manner.
  • a switching group adaptation is also carried out in the measured value acquisition block 15; the amount is also adjusted here.
  • the measured value preprocessing takes place in the measured value processing block 15 after analog-digital conversion in a digital manner, so that corresponding differential current values IDIFF are fed to a calculation unit 17 via a data bus 16.
  • This calculation unit 17 receives, via a further data bus 18 from the measured value processing block 15, stabilization current values ISTAB proportional to the stabilization current in digital form.
  • I DIFFe and I STABe formed, each of which is fed to an evaluation device 21 via a further data bus 19 and 20.
  • the evaluation device 21 contains a release device 22, a stabilization circuit 23 for harmonic harmonics, a quick release device 24 and a further stabilization circuit 25.
  • the measured value preprocessing device 10 also contains a filter unit 26, which is also connected to the data bus 16 on the input side and contains the fundamental oscillation and the second and filters out fifth harmonics. On the output side is
  • Filter unit 26 is connected to the stabilization circuit 23 and the quick release device 24 via an additional data bus 27.
  • the quick release device 24 is located
  • the output signals of the individual units 22 to 25 of the evaluation device 21 are connected to a logic circuit 28 which, when suitably acted upon, emits a trip command to circuit breakers (not shown) assigned to the electrical power supply unit to be monitored.
  • FIG. 3 shows the further stabilization circuit 25 of the evaluation device 21 according to FIG. 2 in detail.
  • the further stabilization circuit 25 has a test arrangement 30 which is connected to the data buses 19 and 20 on the input side
  • differential current values I DIFFe and stabilizing current values I STABe are applied to these data buses.
  • differential current values and stabilization current values which are in each case associated with one another, are checked to determine whether they each define points which lie in an additional stabilization area 31 (see FIG. 4).
  • the additional stabilization area 31 according to FIG. 4 forms part of a
  • Blocking area 33 which by a response characteristic 34 is delimited from a triggering area 35.
  • Figure 4 thus shows that with each assigned to each other
  • a trigger command is not given, whereas a trigger command is issued when mutually assigned differential and stabilization current values describe a point in the trigger region 35.
  • the test arrangement 30 checks whether, after an error has occurred, differential and stabilization current values I DIFFe and I STABe , which fall into the additional stabilization area 31, result; in particular, it is checked when a first point formed by the current values falls in the additional stabilization area 31. If, for example, there is an external error to which FIG. 5 refers, then such a point is determined after a few milliseconds at time TI, as shown in diagram B in FIG. 5, in which the difference current IDIFF as a function of the stabilizing current ISTAB is shown. The test arrangement 30 then outputs a blocking signal in the form of a "1" signal at its output
  • Blocking device 37 is blocked from time T1. If the test arrangement 30 subsequently determines that the curve 38 in diagram B of FIG. 5, which results from successive points of the current values, moves out of the additional stabilization area 31, then a "0" signal is generated at this time T2 Via an inverter 39 (compare FIG. 3), a downstream time stage 40 starts in a reset device 41 for a predetermined time period e. As diagram B in FIG. 5 also shows, curve 38 cuts through response characteristic 34 after about 10 ms, whereupon trigger device 22 of evaluation device 21 (see FIG. 2) emits a signal on the output side.
  • this signal must not lead to a trigger command because, in the present case, an external fault with regard to the electrical power supply unit to be monitored has been assumed, the exceeding of the response characteristic 34 can therefore only be attributed to saturation phenomena of the current transformers involved.
  • the output signal of the trigger device 22 is shown in diagram E in FIG.
  • the curve 38 subsequently also takes on lower values again, in order finally to cross the boundary line 32 of the additional stabilization region 31 at the time T3.
  • the blocking device 37 is blocked again; the blocking device 37 was namely deactivated again at the time T4 after the time stage 40 had expired.
  • FIG. 5 shows in its diagram A the course of the currents I 1 and... Detected at the ends of the electrical power supply unit to be monitored 12 is reproduced as a function of time in periods of the network, the curve shown in broken lines in this diagram representing the differential current I DIFF . It can be clearly seen that within the first two
  • Periods of the differential current assume relatively large values, which is mainly due to transformer saturation in the assumed external fault.
  • the diagram H in FIG. 5 shows the time course of the trigger command and in dependence on the time in periods indicates that a trip command has not been generated for the assumed external fault despite converter saturation.
  • the reset device 41 according to FIG. 3 is not only connected to the test arrangement 30 with respect to the timing element 40, but is also connected to the buses 19 and 20 with a monitoring device 42, which thus also applies the differential current values I DIFFe and stabilization current values I STABe is.
  • the monitoring device 42 is provided on the input side with a quotient generator 43, in which the quotient Q is formed from the respective differential current value I DIFFe and the respective associated stabilizing current value I STABe .
  • the quotient generator 43 is followed by a threshold value detection device 44 which, when the value of the value exceeds a threshold value b
  • Quotient Q emits a "1" signal, one of which
  • subordinate time step 45 is set.
  • the time stage 45 is connected to an OR gate 46
  • Reset input 47 of the blocking device 37 connected; Incidentally, the output of the timing element 40 is also connected to the reset input 47 of the blocking device 37 via the OR gate 46. If the quotient Q is detected by the threshold value detection device 44, which is smaller than the threshold value b, then a "0" signal is generated which the time stage 45 uses an upstream inverter
  • FIG. 5 flashed back to diagram C.
  • the quotient Q from the respective differential current I DIFFe and the associated stabilization current I STABe is plotted and the threshold value b is plotted. It can be seen from diagram C that in the case shown the quotient Q does not exceed the threshold value b, so that the monitoring device 42 outputs a "0"signal; the time step 45 is therefore not set. The blocking device 37 is therefore not influenced by the monitoring device 42 in this case.
  • FIG. 3 shows that the resetting device 41 is provided with a monitoring arrangement 48, which is also supplied with differential current values I DIFFe and stabilizing current values I STABe on the input side via the data buses 19 and 20.
  • the monitoring arrangement 48 is in turn provided on the input side with an arrangement for forming the quotient 49, which is followed by a differential generator 50.
  • this difference generator 50 the difference of successively generated quotients Q is formed in each case, and it is checked in a downstream threshold value detection arrangement 51 whether the difference of the quotients is greater than a threshold value c or less than a further threshold value d is. If there is a difference of the quotients Q with a threshold value greater than c, then a flip-flop 52 is used
  • Counting device 53 incremented; If a difference of the quotients Q is determined to be smaller than the threshold value d, then the flip-flop 52 is reset again, ie the counting device 53 is no longer counted up.
  • the counting device can be set differently with respect to a counter limit level g; at a limit level g of
  • Counting device emitted a signal to the OR gate 46, whereupon the blocking device 37 is reset.
  • the counter 53 is reset by the OR gate 46.
  • Diagram D shows the lower threshold value d, whereupon the flip-flop 52 is reset; counting device 53 is therefore not counted further. If the counter is set to a counter limit of "2", there is no signal at its output to the OR gate 46, and the
  • Blocking device 37 is not reset; so it remains activated.
  • FIG. 6 shows diagrams A to H similar to FIG. 5, but the course of the variables described in detail above for the case of an internal error with saturation.
  • the course of the currents I 1 and I 2 is again shown in the diagram A over time in periods, the dashed curve in turn representing the differential current I DI FF .
  • Diagram B in FIG. 6 shows that with the assumed internal error, curve 60 formed by the individual successive points from differential and stabilizing current values I DIFFe and I STABe differs from curve 38 according to diagram B in FIG 5 does not intersect the additional stabilization area 31, but extends far above the response characteristic 34.
  • the trigger circuit 22 (see FIG. 2) responds at a time T5 after the occurrence of the error, which is due to the reaction time.
  • a blocking of the blocking device 37 (see FIG. 3) does not take place, as can clearly be seen in the diagram F in FIG.
  • a trigger command is thus given via the logic circuit 28 according to FIG. 2 at time T5 without further delay.
  • Reset device 41 has no influence on that
  • FIG. 7 shows the relationships as they result from an internal error following an external error.
  • the diagram A in FIG. 7 again shows the course of the currents I 1 and I 2 as a function of time in periods and the differential current I DIFF that results in each case.
  • Diagram B shows that, at time T10, curve 61 formed by the individual points of the differential and stabilization current values acquired one after the other enters additional stabilization current region 31, whereupon test arrangement 30 (see FIG. 3), via its output 36, blocks device 37 is activated immediately.
  • the curve 61 intersects the boundary line 32 of the additional stabilization area 31, whereupon the test arrangement 30 generates a "0" signal at its output 36 which, after inverting, causes the timer 40 to start up for the predetermined time delay e.
  • Curve 61 then intersects response characteristic curve 34 at time T12 due to converter saturation, whereupon a "1" signal is generated by trigger circuit 22 (cf. FIG. 2) of evaluation device 21, as can be seen in diagram E in FIG .
  • curve 61 again cuts response characteristic 34 (converter saturation has decayed), whereupon trigger circuit 22 returns to the "0" state.
  • the converter saturation that occurred between times T12 and T13 has no influence on the tripping behavior of the differential protection arrangement because the blocking device 37 was activated in the time interval between T12 and T13.
  • Diagram C of FIG. 7 - steeper and if it reaches the threshold value b comparatively quickly, the triggering is effected by the blocking device 37 being deactivated after the time delay f has expired.

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Abstract

A current differential protection arrangement for an electric energy supply unit has a measurement value pre-processing device and an evaluating device that checks whether the calculated differential and stabilisation current values lie in a locking or in a triggering range based on a predetermined relation between the differential current and a stabilisation current (characteristic reaction curve). An additional stabilisation range is provided in the locking range. In order to prevent such a protection device from causing a time-locked blocking state following an outer defect and causing saturation of the converter, the evaluating device (21) has a checking device (30) in a stabilising circuit (25) that checks whether the calculated current values define a point in the additional stabilisation range (31). If that is the case, a locking signal is generated to activate a locking device (37) arranged downstream of the checking device (30). When the detected current values subsequently define for the first time a point located outside of the additional stabilisation range (31), a time function element (40) is switched whose output is connected to a resetting input of the blocking device (38).

Description

Beschreibung description
Stromdifferentialschutzanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromdifferentialschutzanordnung für eine elektrische Energieversorgungseinheit mit einer Meßwertvorverarbeitungseinrichtung, in der aus bei einem Fehlerfall an den Enden der Energieversorgungseinheit erfaßten Strömen fortlaufend jeweils Differenzstromwerte gebildet werden, und mit einer Auswerteeinrichtung, in der anhand einer vorgegebenen Abhängigkeit des Differenzstromes vom Stabilisierungsstrom (Ansprechkennlinie) geprüft wird, ob die jeweils gebildeten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte einen Punkt auf der einen Seite der Ansprechkennlinie (Sperren-Gebiet) oder einen Punkt auf der anderen Seite der Ansprechlinie (Auslösen-Gebiet) beschreiben, wobei die Auswerteeinrichtung hinsichtlich der Bildung des Sperren-Gebietes so ausgelegt ist, daß im Sperren-Gebiet zur Erzielung einer Zusatzstabilisierung ein Zusatzstabilisierungs-Bereich vorhanden ist, der durch einen unterhalb einer an einem vorbestimmten Stabilisierungsstromwert beginnenden und in vorgegebener Weise linear mit dem Stabilisierungsstrom ansteigenden Grenzkennlinie liegenden Abschnitt des Sperren- Gebietes definiert ist. Current differential protection arrangement The invention relates to a current differential protection arrangement for an electrical power supply unit with a measured value preprocessing device in which differential current values are continuously formed from currents detected at the ends of the power supply unit in the event of a fault, and with an evaluation device in which, based on a predetermined dependency of the differential current on the stabilizing current (Response characteristic) is checked whether the respectively formed differential and stabilizing current values describe a point on one side of the response characteristic (blocking area) or a point on the other side of the response line (triggering area), the evaluation device with regard to the formation of the Barrier area is designed so that an additional stabilization area is present in the lock area to achieve additional stabilization, which by a below one at a predetermined Stabilizing current value beginning and lying in the predetermined manner linearly with the stabilizing current increasing characteristic curve section of the barrier area is defined.
Eine Stromdifferentialschutzanordnung dieser Art ist in Form des Siemens-Digitalen Differentialschutzes 7UT51 V2.1 offenkundig vorbenutzt und in seinem wesentlichen Aufbau in dem zugehörigen Gerätehandbuch mit der Bestell- Nr. C 73000-G 1100-C77-7 beschrieben. Bei dieser bekannten Stromdifferentialschutzanordnung werden - wie bei Stromdifferentialschutzanordnungen allgemein üblich - die Ströme I1 und I2 (vergleiche auch Figur 1) an Enden 1 und 2 einer elektrischen Energieversorgungseinheit 3 erfaßt, bei der es sich beispielsweise um einen Motor, einen Transformator oder einen zu überwachenden Leitungsabschnitt eines elektrischen Energieversorgungsnetzes handeln kann. Wie Figur 1 ferner erkennen läßt, ist dabei die positive Stromrichtung der A current differential protection arrangement of this type is obviously used in the form of the Siemens 7UT51 V2.1 digital differential protection and its essential structure is described in the associated equipment manual with order number C 73000-G 1100-C77-7. In this known current differential protection arrangement - as is common in current differential protection arrangements - the currents I 1 and I 2 (see also FIG. 1) are detected at ends 1 and 2 of an electrical power supply unit 3, which is, for example, a motor, a transformer or one monitoring line section of an electrical Energy supply network can act. As can also be seen in FIG. 1, the positive current direction is
Ströme l1 und I2 so gewählt, daß jeweils in die zu überwachende elektrische Energieversorgungseinheit 3 hineinfließende Ströme positive Zählrichtung aufweisen. Wie ferner allgemein üblich, werden auch bei der offenkundig vorbenutzten Stromdifferentialschutzanordnung 4 in einem Fehlerfalle in der elektrischen Energieversorgungseinheit 3 aus den erfaßten Strömen I1 und I2 Differenzstromwerte gebildet, die sich durch folgende Gleichung (1) beschreiben lassen: Currents l 1 and I 2 are selected such that currents flowing into the electrical power supply unit 3 to be monitored each have a positive counting direction. As is also generally the case, in the case of the current differential protection arrangement 4 which is obviously used in the event of a fault in the electrical power supply unit 3, residual current values are formed from the detected currents I 1 and I 2 , which can be described by the following equation (1):
IDIFF = | I1 + I2 I (1) I DIFF = | I 1 + I 2 I (1)
Ferner werden jeweils den Differenzstromwerten zugeordnete Stabilsierungsstromwerte ISTAB erzeugt gemäß folgender Beziehung (2) : Furthermore, stabilization current values ISTAB assigned to the differential current values are generated in accordance with the following relationship (2):
ISTAB = I I1 | + I I2 I (2) Die Bildung der Differenzstromwerte und der Stabilisierungsstromwerte erfolgt in einer Meßwertvorverarbeitungseinrich- tung, die in der Figur 1 im einzelnen nicht dargestellt ist. In der Meßwertvorverarbeitungseinrichtung wird außerdem - wie dem oben erwähnten Handbuch auf Seite 27 zu entnehmen ist - im Falle eines Transformators als elektrischer Energieversorgungseinheit die jeweilige Schaltgruppe berücksichtigt, und es werden auch die Nullströme eliminiert. I STAB = II 1 | + II 2 I (2) The differential current values and the stabilizing current values are formed in a measured value preprocessing device, which is not shown in detail in FIG. 1. In the case of a transformer as an electrical power supply unit, the respective switching group is also taken into account in the measured value preprocessing device - as can be seen in the above-mentioned manual on page 27 - and the zero currents are also eliminated.
In einer der Meßwertvorverarbeitungseinrichtung nachgeordneten Auswerteeinrichtung erfolgt bei der bekannten Stromdifferentialschutzanordnung eine Auswertung der jeweils gebildeten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte dahingehend, daß anhand einer vorgegebenen Abhängigkeit des Differenzstromes vom Stabilisierungsstrom (Ansprech-Kennlinie) geprüft wird, ob die jeweils gebildeten Stromwerte einen Punkt auf der einen Seite der Ansprech-Kennlinie, also im Sperren-Gebiet, oder einen Punkt auf der anderen Seite der Ansprech-Kennlinie, also im Auslösen-Gebiet, beschreiben. Ergeben sich Stromwerte, die im Auslösen-Gebiet liegen, dann wird von der In the known current differential protection arrangement, an evaluation device downstream of the measured value preprocessing device evaluates the respectively formed differential and stabilizing current values in such a way that it is checked on the basis of a predetermined dependency of the differential current on the stabilizing current (response characteristic curve) whether the respectively formed current values have a point on one side the response characteristic, i.e. in the restricted area, or describe a point on the other side of the response characteristic, i.e. in the triggering area. If there are current values that are in the triggering area, then the
Stromdifferentialschutzanordnung ein Auslöse-Befehl gegeben; bei einem von dem Differenz- und dem zugeordneten Stabilisierungsstromwert beschriebenen Punkt im Sperren-Gebiet wird ein Auslösebefehl nicht gegeben, weil dies auf einen bezüglich der zu überwachenden elektrischen Energieversorgungseinrichtung außenliegenden Fehler hindeutet. Current differential protection arrangement given a trip command; a trigger command is not given at a point in the blocking region described by the differential value and the assigned stabilizing current value, because this indicates an external fault with regard to the electrical power supply device to be monitored.
Wie dem genannten Geräte-Handbuch auf Seite 19 ferner zu entnehmen ist, wird bei dem offenkundig vorbenutzten Gerät eine Zusatzstabilisierung benutzt, mit der eine Stabilisierung bei Sättigung der zur Stromerfassung erforderlichen Wandler, z.B. der Wandler 5 und 6 gemäß Fig. 1, erreicht werden soll; durch Wandlersättigung kann nämlich ein innerer Fehler vorgetäuscht werden. Im Sperren-Gebiet ist deshalb von der Auswerteeinrichtung ein Zusatzstabilisierungs-Bereich definiert, der einen Abschnitt des Sperren-Gebietes darstellt. Dieser Abschnitt ist durch einen unterhalb einer an einem vorbestimmten Stabilisierungswert beginnenden und in vorgegebener Weise linear mit dem Stabilisierungsstrom ansteigenden As can also be gathered from the device manual mentioned on page 19, an additional stabilization is used in the obviously previously used device, with which stabilization when the transformers required for current detection are saturated, e.g. converters 5 and 6 according to FIG. 1 are to be reached; An internal fault can be simulated by converter saturation. The evaluation device therefore defines an additional stabilization area in the blocked area, which represents a section of the blocked area. This section is characterized by a value that starts below a predetermined stabilization value and increases linearly with the stabilization current in a predetermined manner
Grenzlinie liegenden Abschnitt des Sperren-Gebietes definiert. Boundary section of the barrier area defined.
Durch den beschriebenen Aufbau der bekannten Stromdifferentialschutzanordnung ist sichergestellt, daß trotz der unvermeidbaren Wandlersättigung bei einem bezüglich der zu überwachenden elektrischen Energieversorgungseinheit außenliegenden Fehler ein Auslösebefehl nicht gegeben wird; dies ist dadurch ermöglicht, daß die Wandler für einige Millisekunden die Ströme noch richtig übertragen und erst danach unter Verfälschung der Stromwerte in Sättigung gehen. Wird also vor der Sättigung ein außenliegender Fehler erkannt, dann wird bei der bekannten Differentialschutzanordnung eine Blockierung vorgenommen, die bei einer einen inneren Fehler vortäuschenden Wandlersättigung einen Auslösebefehl verhindert. The described structure of the known current differential protection arrangement ensures that, despite the inevitable transformer saturation, a trip command is not given in the event of an external fault with respect to the electrical power supply unit to be monitored; this is made possible by the fact that the converters still correctly transmit the currents for a few milliseconds and only then saturate while falsifying the current values. If an external fault is detected before saturation, then a blocking occurs in the known differential protection arrangement carried out, which prevents a trip command in the event of a saturation of an internal fault.
Es ist ferner eine Stromdifferentialschutzanordnung für einen Transformator bekannt (Aufsatz von H.-J. Herrmann und U. A current differential protection arrangement for a transformer is also known (essay by H.-J. Herrmann and U.
Förster "Einsatz von Mikrorechnern für den digitalen Transformatordifferentialschutz" in der Zeitschrift "msr", 28 (1985) 4, Seiten 157 bis 160, insbesondere Seite 158), in der Differenzstromwerte und Stabilisierungsstromwerte gebildet werden. Die Bildung dieser Stromwerte erfolgt dabei unter Einsatz von Δ-Strömen, die Differenzgrößen zwischen zwei phasengleichen Augenblickswerten der jeweils selben Größe zu unterschiedlichen Zeitpunkten darstellen. Werden mit derartigen Δ-Strömen gebildete Differenz- und Stabilisierungsstrom- werte zur Auswertung herangezogen, lassen sich aufgrund einer dadurch definierten Pufferzone schwächste innere Fehler von stärksten äußeren Fehlern unterscheiden.  Förster "Use of microcomputers for digital transformer differential protection" in the magazine "msr", 28 (1985) 4, pages 157 to 160, in particular page 158), in which residual current values and stabilizing current values are formed. These current values are formed using Δ currents, which represent difference values between two in-phase instantaneous values of the same size at different times. If differential and stabilization current values formed with such Δ currents are used for evaluation, the weakest internal errors can be distinguished from the strongest external errors on the basis of a buffer zone defined thereby.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs be- schriebene, bekannte Stromdifferentialschutzanordnung so weiter zu bilden, daß auch bei einem auf einen äußeren Fehler mit Wandlersättigung folgenden inneren Fehler dieser innere Fehler schnell und zuverlässig erfaßt und ein entsprechender Auslösebefehl gegeben werden kann. The invention is based on the object of developing the known current differential protection arrangement described at the outset in such a way that even in the event of an internal fault following an external fault with converter saturation, this internal fault can be detected quickly and reliably and a corresponding trigger command can be given.
Zur Lösung dieser Aufgabe enthält bei einer StromdifferentialSchutzanordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Auswerteeinrichtung in einer Stabilisierungsschaltung eine Prüfanordnung, die die jeweils gebildeten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte dahingehend untersucht, ob sie einen Punkt im Zusatzstabilisierungs-Bereich beschreiben, und die bei einem ersten festgestellten Punkt im Zusatzstabilisierungs-Bereich nach Eintritt des Fehlerfalles ein Sperrsignal abgibt; der Prüfanordnung ist eine Blockiereinrichtung mit zugeordneter Rückstelleinrichtung derart nachgeordnet, daß durch das Sperrsignal einerseits die Blockiereinrichtung aktiviert wird und andererseits bei einem ersten festgestellten Punkt außerhalb des Zusatzstabilisierungs-Bereichs im Verlaufe desselben Fehlerfalles ein in der Rückstelleinrichtung vorhandenes Zeitglied mit vorgegebener Zeitverzögerung gestartet wird, das ausgangsseitig mit einem Rücksetzeingang der Blockiereinrichtung in Verbindung steht und nach der vorgegebenen Zeitverzögerung die Blockiereinrichtung zurücksetzt. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung besteht darin, daß auch bei einem auf einen äußeren Fehler unmittelbar folgenden inneren Fehler der zu überwachenden elektrischen Energieversorgungseinheit ein Auslösebefehl korrekt erzeugt wird, indem die Differenz- und Stabilisierungsstromwerte hinsichtlich der von ihnen beschriebenen Punkte darauf überprüft werden, ob sie im Zusatzstabilisierungs-Bereich liegen. Wenn nach Auftreten eines Fehlers erstmals mit den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten ein Punkt im Zusatzstabilisierungs-Bereich festgestellt wird, wird ein Sperrsignal zur Aktivierung der To achieve this object, in the case of a current differential protection arrangement of the type specified at the outset, the evaluation device in a stabilization circuit according to the invention contains a test arrangement which examines the differential and stabilization current values formed in each case to determine whether they describe a point in the additional stabilization range, and those for a first determined point in the Additional stabilization area emits a blocking signal after the occurrence of an error; A blocking device with an associated reset device is arranged downstream of the test arrangement in such a way that, on the one hand, the blocking device is triggered by the blocking signal is activated and, on the other hand, at a first determined point outside the additional stabilization area in the course of the same fault, a timer in the reset device is started with a predetermined time delay, which is connected on the output side to a reset input of the blocking device and resets the blocking device after the predetermined time delay. The main advantage of the current differential protection arrangement according to the invention is that even in the event of an internal fault immediately following an external fault in the electrical power supply unit to be monitored, a trigger command is correctly generated by checking the differential and stabilizing current values with regard to the points described by them as to whether they are in the additional stabilization range. If a point in the additional stabilization range is determined for the first time after the occurrence of an error with the differential and stabilization current values, a blocking signal for activating the
Blockiereinrichtung erzeugt. Da nur bei einem äußeren Fehler die Stabilisierungs- und Differenzstromwerte einen Punkt im Zusatzstabilsierungs-Bereich beschreiben, ist damit bereits festgestellt, daß ein äußerer Fehler vorliegt und insofern eine Blockierung der Blockiereinrichtung erfolgen kann, um die nachfolgend zu erwartende Sättigung der Stromwandler ohne Einfluß auf das Auslöseverhalten der erfindungsgemäßen  Blocking device generated. Since the stabilization and differential current values only describe a point in the additional stabilization range in the case of an external fault, it has already been established that there is an external fault and the blocking device can be blocked in order to prevent the current transformer from becoming saturated without affecting the Tripping behavior of the invention
Stromdifferentialschutzanordnung zu halten. Verläßt die Kurve der Stabilisierungs- und Differenzstromwerte nach einigen Millisekunden den Zusatzstabilisierungs-Bereich, dann wird durch das Zeitglied mit vorgegebener Zeitverzögerung dafür gesorgt, daß während der Wandlersättigung die Blockiereinrichtung blockiert ist und daher kein Auslösesignal abgeben kann. Es wird also bei der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung bei einem auf einen äußeren Fehler unmittelbar folgenden inneren Fehler eine Blockierung nicht vom Zeitpunkt der Erfassung eines äußeren Fehlers an für eine fest vorgegebene Zeit vorgenommen, sondern nur von einem von den j eweiligen Verhältnissen abhängigen Zeitpunkt an für eine vorgegebene Zeitdauer . Keep current differential protection arrangement. If the curve of the stabilization and differential current values leaves the additional stabilization range after a few milliseconds, the timing element ensures with a predetermined time delay that the blocking device is blocked during the converter saturation and therefore cannot give off a trigger signal. In the current differential protection arrangement according to the invention, there is therefore no blocking in the event of an internal fault immediately following an external fault Time of the detection of an external error made for a predetermined time, but only from a time dependent on the respective conditions for a predetermined time.
Um einen auf einen äußeren Fehler folgenden inneren Fehler besonders schnell und sicher erfassen zu können, ist bei einer weiteren Aus führungs form der erf indungsgemäßen In order to be able to detect an internal error following an external error particularly quickly and reliably, another embodiment of the invention is
Stromdif ferentialschutzanordnung erf indungsgemäß in der Current differential protection arrangement according to the invention
Rückstelleinrichtung eine Überwachungseinrichtung vorhanden , die eingangsseitig mit den Dif ferenz- und Stabilisierungsstromwerten beaufschlagt ist und ausgangsseitig mit einer Zeitstufe mit vorbestimmter Zeitverzögerung verbunden ist ; die Überwachungseinrichtung weist eingangsseitig einen Reset device a monitoring device is present, which is acted upon on the input side with the differential and stabilization current values and is connected on the output side to a time stage with a predetermined time delay; the monitoring device has one on the input side
Quotientenbildner auf , der den Quotienten aus den j eweiligen Dif ferenz- und Stabilisierungsstromwerten bildet ; in der Überwachungseinrichtung ist dem Quotientenbildner eine Quotient generator which forms the quotient from the respective differential and stabilization current values; in the monitoring device the quotient is one
Schwellenwerterfassungseinrichtung nachgeordnet , die bei einem oberhalb eines Schwellenwertes liegenden Quotienten die Zeitstufe startet , und die Zeitstufe ist ausgangsseitig mit dem Rücksetzeingang der Blockiereinrichtung verbunden . Downstream of the threshold detection device, which starts the time step at a quotient above a threshold value, and the time step is connected on the output side to the reset input of the blocking device.
Diese Aus führungs form der erfindungsgemäßen Stromdif ferentialschutzanordnung hat den Vorteil , daß die Blockiereinrich- tung bereits dann wieder entriegelt wird, wenn der Quotient aus dem j eweiligen Dif ferenzstromwert und dem j eweiligen zugeordneten Stabilisierungsstromwert einen bestimmten Grenzwert überschritten und die durch die Zeitstufe vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist , so daß auch hier sichergestellt ist , daß nach einem äußeren Fehler zunächst auftretende This embodiment of the current differential protection arrangement according to the invention has the advantage that the blocking device is unlocked again when the quotient of the respective differential current value and the respective associated stabilizing current value exceeds a certain limit value and the time period predetermined by the time stage has expired is, so that it is also ensured here that after an external error occurs first
Sättigungserscheinungen der Stromwandler das Verhalten der erfindungsgemäßen Stromdif ferentialschutzanordnung nicht beeinflussen können, indem diese erst nach Ablauf der vorbestimmten Zeitverzögerung ein Auslösesignal infolge entrie- gelter Blockiereinrichtung abgeben kann . 7 Saturation phenomena of the current transformers cannot influence the behavior of the current differential protection arrangement according to the invention, since the latter can only emit a trigger signal as a result of the unlocked blocking device after the predetermined time delay has expired. 7
Um möglichst schnell bei einem auf einen äußeren Fehler folgenden inneren Fehler einen Auslösebefehl zu gewinnen, wird es bei der erfindungsgemäßen Stromdif ferentialschutzanordnung ferner als vorteilhaft angesehen, wenn gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Rückstelleinrichtung eine mit den Dif ferenz- und Stabilisierungsstromwerten beauf schlagte Überwachungsanordnung enthält , die eingangsseitig eine Anordnung zur Quotientenbildung aus den Di f ferenz- und Stabilisierungsstromwerten enthält ; der Anordnung zur Quo- tientenbildung ist ein Dif ferenzbildner nachgeschaltet , der die Dif ferenz der j eweils nacheinander gebildeten Quotienten aus den Dif ferenz- und Stabilisierungsstromwerten bildet , und dem Dif ferenzbildner ist eine Schwellwerterfassungsanordnung nachgeordnet , in der die j eweils gebildete Dif ferenz  In order to obtain a trigger command as quickly as possible in the event of an internal fault following an external fault, it is furthermore considered advantageous in the current differential protection arrangement according to the invention if, according to a further configuration according to the invention, the reset device contains a monitoring arrangement acted upon with the differential and stabilization current values, on the input side contains an arrangement for forming the quotient from the differential and stabilizing current values; The arrangement for forming the quotient is followed by a difference generator, which forms the difference between the quotients, which are in each case successively formed, from the difference and stabilization current values, and the difference generator is followed by a threshold value detection arrangement in which the difference, which is formed
einerseits auf das Überschreiten eines oberen Schwellenwertes mit Erzeugen eines ersten Steuersignals und andererseits auf das Unterschreiten eines unteren Schwellenwertes mit Erzeugen eines zweiten Steuersignals untersucht wird; die Überwachungsanordnung ist mit der Blockiereinrichtung über eine Zähleinrichtung für das erste Steuersignal verbunden, die bei einem vorgegebenen Zählerstand ein Rücksetzsignal für die Blockiereinrichtung abgibt . on the one hand, it is examined for exceeding an upper threshold value with generation of a first control signal and, on the other hand, for falling below a lower threshold value with generation of a second control signal; the monitoring arrangement is connected to the blocking device via a counting device for the first control signal, which outputs a reset signal for the blocking device at a predetermined counter reading.
Diese Aus führungs form hat den wesentlichen Vorteil , daß bei auf einen äußeren Fehler mit Wandlersättigung folgenden inneren Fehlern mit relativ niedrigen Strömen ebenfalls eine schnelle und zuverlässige Erfassung des inneren Fehlers möglich ist , weil die Blockiereinrichtung bereits dann - vor Ablauf des der Prüfanordnung nachgeordneten Zeitgliedes - akti - viert werden kann , wenn die Zähleinrichtung ein Rückset z- signal für die Blockiereinrichtung abgegeben hat . Da die Zähleinrichtung mit dem ersten Steuersignal beaufschlagt ist , kann sie frühestens ein Rücksetzsignal nach Abklingen der Wandlersättigung abgeben . Bei der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung sind das Zeitglied, die Zeitstufe und die Zähleinrichtung vorteilhafterweise über ein Logik-Glied mit dem Rücksetzeingang der Blockiereinrichtung verbunden. This embodiment has the significant advantage that in the case of internal errors with relatively low currents following an external error with converter saturation, a rapid and reliable detection of the internal error is also possible because the blocking device then already - before the timing element downstream of the test arrangement has expired - can be activated when the counting device has issued a reset signal for the blocking device. Since the counter device is acted upon by the first control signal, it can at the earliest issue a reset signal after the converter saturation has subsided. In the current differential protection arrangement according to the invention, the timing element, the timing stage and the counting device are advantageously connected via a logic element to the reset input of the blocking device.
Um bei der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung Einflüsse der Phasenlage der erfaßten Ströme auf die Erzeugung eines Auslösebefehls auszuschließen, enthält bei der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung die Meßwertvorverarbeitungseinrichtung eine Berechnungseinheit, in der aus den erfaßten Strömen effektivwertproportionale Meßgrößen gebildet werden, mit denen die Differenz- und Stabilisierungsstromwerte gewonnen werden. Die Bildung effekti- vwertproportionaler Größen kann dabei beispielsweise durch Filterung oder Gleichrichtung erfolgen. In order to exclude influences of the phase position of the detected currents on the generation of a trip command in the current differential protection arrangement according to the invention, the measured value preprocessing device in the current differential protection arrangement according to the invention contains a calculation unit in which measured values proportional to the effective values are formed from the recorded currents, with which the differential and stabilizing current values are obtained. Quantities proportional to the effective value can be formed, for example, by filtering or rectification.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in To further explain the invention are in
Figur 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung, in Figure 2 is a block diagram of an embodiment of the current differential protection arrangement according to the invention, in
Figur 3 ein Teil einer Auswerteeinrichtung gemäß Figur 2 mit  3 shows part of an evaluation device according to FIG
Prüfanordnung und Rückstelleinrichtung, in Figur 4 ein Diagramm mit Ansprech-Kennlinie und Grenzlinie des Zusatzstabilisierungs-Bereiches, in  Test arrangement and reset device, in Figure 4 a diagram with response characteristic and boundary line of the additional stabilization range, in
Figur 5 mehrere Diagramme zur Erläuterung des Verhaltens der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung bei einem äußeren Fehler, in 5 shows several diagrams for explaining the behavior of the current differential protection arrangement according to the invention in the event of an external fault, in
Figur 6 mehrere Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanord- nung bei einem inneren Fehler und in FIG. 6 shows several diagrams to explain the mode of operation of the current differential protection arrangement according to the invention in the event of an internal fault and in
Figur 7 mehrere Diagramme zur Darstellung des Verhaltens der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung bei einem auf einen äußeren Fehler folgenden inneren Fehler dargestellt. Das in Figur 2 dargestellte Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Stromdifferentialschutzanordnung enthält eine Meßwertvorverarbeitungseinrichtung 10, die an ihren Eingängen 11 und 12 mit dem erfaßten Strom I1 (vergleiche auch Figur 1) und an ihren Eingängen 13 und 14 mit dem Strom I2 beaufschlagt ist. Die Meßwertvorverarbeitungseinrichtung 10 ist eingangsseitig mit einem Meßwerterfassungsblock 15 versehen, in dem in bekannter Weise Differenzströme und Stabilisierungsströme gebildet werden. Dabei wird im Falle eines Transformators als zu überwachender elektrischer Energieversorgungseinheit in dem Meßwerterfassungsblock 15 auch eine Schaltgruppenanpassung vorgenommen; außerdem erfolgt hier zusätzlich eine Betragsanpassung. Die Meßwertvorverarbeitung erfolgt in dem Meßwertverarbeitungsblock 15 nach Analog-Digital-Umsetzung auf digitale Weise, so daß dem jeweiligen Differenzstrom entsprechende Differenzstromwerte IDIFF über einen Datenbus 16 einer Berechnungseinheit 17 zugeführt werden. Diese Berechnungseinheit 17 erhält über einen weiteren Datenbus 18 von dem Meßwertverarbeitungsblock 15 dem Stabilsierungsstrom proportionale Stabiliserungsstromwerte ISTAB in digitaler Form. FIG. 7 shows several diagrams to illustrate the behavior of the current differential protection arrangement according to the invention in the event of an internal fault following an external fault. The block diagram of the current differential protection arrangement according to the invention shown in FIG. 2 contains a measured value preprocessing device 10 which is supplied with the detected current I 1 at its inputs 11 and 12 (compare also FIG. 1) and with the current I2 at its inputs 13 and 14. The measured value preprocessing device 10 is provided on the input side with a measured value detection block 15, in which differential currents and stabilizing currents are formed in a known manner. In the case of a transformer as the electrical power supply unit to be monitored, a switching group adaptation is also carried out in the measured value acquisition block 15; the amount is also adjusted here. The measured value preprocessing takes place in the measured value processing block 15 after analog-digital conversion in a digital manner, so that corresponding differential current values IDIFF are fed to a calculation unit 17 via a data bus 16. This calculation unit 17 receives, via a further data bus 18 from the measured value processing block 15, stabilization current values ISTAB proportional to the stabilization current in digital form.
In der Berechnungseinheit 17 werden durch Filterung oder Gleichrichtung aus den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten IDIFF und ISTAB effektivwertproportionale Größen In the calculation unit 17, filtering or rectification from the differential and stabilizing current values I DIFF and I STAB results in quantities proportional to the effective value
IDIFFe und ISTABe gebildet, die über jeweils einen weiteren Datenbus 19 und 20 einer Auswerteeinrichtung 21 zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung 21 enthält eine Auslöseeinrichtung 22, eine Stabilisierungsschaltung 23 für harmonische Oberschwingungen, eine Schnellauslöseeinrichtung 24 und eine weitere Stabilisierungsschaltung 25. I DIFFe and I STABe formed, each of which is fed to an evaluation device 21 via a further data bus 19 and 20. The evaluation device 21 contains a release device 22, a stabilization circuit 23 for harmonic harmonics, a quick release device 24 and a further stabilization circuit 25.
Ergänzend ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß die Meßwertvorverarbeitungseinrichtung 10 auch eine Filter- einheit 26 enthält, die eingangsseitig ebenfalls an dem Datenbus 16 liegt und die Grundschwingung sowie die zweite und fünfte Harmonische ausfiltert . Ausgangsseitig ist die In addition, it should be pointed out in this connection that the measured value preprocessing device 10 also contains a filter unit 26, which is also connected to the data bus 16 on the input side and contains the fundamental oscillation and the second and filters out fifth harmonics. On the output side is
Filtereinheit 26 über einen zusätzlichen Datenbus 27 mit der Stabilisierungsschaltung 23 und der Schnellauslöseeinrichtung 24 verbunden . Die Schnellauslöseeinrichtung 24 liegt Filter unit 26 is connected to the stabilization circuit 23 and the quick release device 24 via an additional data bus 27. The quick release device 24 is located
eingangsseitig übrigens auch an dem Datenbus 16 . on the input side, by the way, also on the data bus 16.
Die Ausgangssignale der einzelnen Einheiten 22 bis 25 der Auswerteeinrichtung 21 sind mit einer Logikschaltung 28 verbunden , die bei entsprechender Beaufschlagung einen Auslöse- befehl an nicht dargestellte , der zu überwachenden elektri schen Energieversorgungseinheit zugeordnete Leistungsschalter abgibt . The output signals of the individual units 22 to 25 of the evaluation device 21 are connected to a logic circuit 28 which, when suitably acted upon, emits a trip command to circuit breakers (not shown) assigned to the electrical power supply unit to be monitored.
In der Figur 3 ist die weitere Stabilisierungsschaltung 25 der Auswerteeinrichtung 21 gemäß Figur 2 im einzelnen dargestellt . Wie die Figur 3 im einzelnen erkennen läßt , weist die weitere Stabilisierungsschaltung 25 eine Prüfanordnung 30 auf , die eingangsseitig an die Datenbusse 19 und 20 FIG. 3 shows the further stabilization circuit 25 of the evaluation device 21 according to FIG. 2 in detail. As can be seen in detail in FIG. 3, the further stabilization circuit 25 has a test arrangement 30 which is connected to the data buses 19 and 20 on the input side
(vergleiche auch Figur 2 ) angeschlossen ist und demzufolge über diese Datenbusse mit Dif ferenzstromwerten IDIFFe und Stabilisierungsstromwerten ISTABe beauf schlagt ist . In der Prüfanordnung 30 werden j eweils einander zugeordnete Dif ferenzstromwerte und Stabilisierungsstromwerte daraufhin überprüft , ob sie j eweils Punkte definieren, die in einem Zusatz - Stabilisierungs-Bereich 31 (vergleiche Figur 4 ) liegen . (see also FIG. 2) is connected and consequently differential current values I DIFFe and stabilizing current values I STABe are applied to these data buses. In the test arrangement 30, differential current values and stabilization current values, which are in each case associated with one another, are checked to determine whether they each define points which lie in an additional stabilization area 31 (see FIG. 4).
In dieser Figur 4 ist über dem Betrag des Stabilisierungsstromes ISTAB der Betrag des Dif ferenzstromes IDIFFe aufgetragen . Der Figur 4 läßt sich ferner entnehmen , daß der Zu- satzstabilisierungs-Bereich 31 durch eine Grenzlinie 32 definiert ist , die bei einem Wert des Stabilisierungsstromes ISTAB von a=2 , 5 zunächst senkrecht nach oben verläuft und dann mit einer vorgegebenen Steigung m linear mit dem In this figure 4 of the stabilizing current I STAB is plotted the magnitude of the dif ference current I DIFFe than the amount. It can also be seen from FIG. 4 that the additional stabilization region 31 is defined by a boundary line 32, which initially runs vertically upward at a value of the stabilization current I STAB of a = 2.5, and then linearly with a predetermined gradient m with the
Stabilisierungsstrom ISTAB ansteigt . Der Zusatzstabili- sierungs-Bereich 31 gemäß Figur 4 bildet einen Teil einesStabilizing current I STAB increases. The additional stabilization area 31 according to FIG. 4 forms part of a
Sperren-Gebietes 33 , das durch eine Ansprech-Kennlinie 34 ge- genüber einem Auslösen-Gebiet 35 abgegrenzt ist. Die Figur 4 zeigt also, daß bei jeweils einander zugeordneten Blocking area 33, which by a response characteristic 34 is delimited from a triggering area 35. Figure 4 thus shows that with each assigned to each other
Stromdifferenz- und Stabilisierungsstromwerten mit Punkten im Sperren-Gebiet 33, ein Auslösebefehl nicht gegeben wird, dagegen die Ausgabe eines Auslösebefehls dann erfolgt, wenn einander zugeordnete Differenz- und Stabilisierungsstromwerte einen Punkt im Auslösegebiet 35 beschreiben. Current difference and stabilization current values with points in the blocking region 33, a trigger command is not given, whereas a trigger command is issued when mutually assigned differential and stabilization current values describe a point in the trigger region 35.
Zurückgehend zur Figur 3 ergibt sich unter Berücksichtigung der Ausführungen zu Figur 4, daß die Prüfanordnung 30 überprüft, ob nach Eintritt eines Fehlerfalles sich einander zugeordnete Differenz- und Stabilisierungsstromwerte IDIFFe und ISTABe ergeben, d i e in den Zusatzstabilisierungs-Bereich 31 fallen; im besonderen wird überprüft, wann ein erster von den Stromwerten gebildeter Punkt in den Zusatzstabilisierungs- Bereich 31 fällt. Liegt beispielsweise ein äußerer Fehler vor, auf den Figur 5 Bezug nimmt, dann wird - wie das Diagramm B der Figur 5 zeigt, in dem der Differenzsrom IDIFF in Abhängigkeit vom Stabilisierungsstrom ISTAB dargestellt ist - nach wenigen Millisekunden zum Zeitpunkt TI ein derartiger Punkt festgestellt. Von der Prüfanordnung 30 wird daraufhin ein Sperrsignal in Form eines "1"-Signales an ihrem AusgangReturning to FIG. 3, taking into account the explanations regarding FIG. 4, it follows that the test arrangement 30 checks whether, after an error has occurred, differential and stabilization current values I DIFFe and I STABe , which fall into the additional stabilization area 31, result; in particular, it is checked when a first point formed by the current values falls in the additional stabilization area 31. If, for example, there is an external error to which FIG. 5 refers, then such a point is determined after a few milliseconds at time TI, as shown in diagram B in FIG. 5, in which the difference current IDIFF as a function of the stabilizing current ISTAB is shown. The test arrangement 30 then outputs a blocking signal in the form of a "1" signal at its output
36 erzeugt, durch das eine nachgeordnete Blockiereinrichtung36 generated by a downstream blocking device
37 aktiviert wird; die Ausgabe eines Auslösebefehls wird also blockiert. Das Diagramm F der Figur 5 zeigt, daß die 37 is activated; the output of a trigger command is therefore blocked. The diagram F of Figure 5 shows that the
Blockiereinrichtung 37 vom Zeitpunkt T1 an blockiert ist. Wird nachfolgend von der Prüfanordnung 30 festgestellt, daß sich die durch jeweils aufeinanderfolgende Punkte der Stromwerte ergebende Kurve 38 im Diagramm B der Figur 5 aus dem Zusatzstabilisierungs-Bereich 31 hinaus bewegt, dann wird zu diesem Zeitpunkt T2 ein "0"-Signal erzeugt, das über einen Invertierer 39 (vergleiche Figur 3) eine nachgeordnete Zeitstufe 40 in einer Rückstelleinrichtung 41 für eine vorbestimmte Zeitdauer e startet. Wie das Diagramm B der Figur 5 ferner zeigt, durchschneidet die Kurve 38 nach etwa 10 ms die Ansprechkennlinie 34, woraufhin die Auslöseeinrichtung 22 der Auswerteeinrichtung 21 (vergleiche Figur 2) ausgangsseitig ein Signal abgibt. Dieses Signal darf aber nicht zu einem Auslösebefehl führen, weil im vorliegenden Falle ein äußerer Fehler bezüglich der zu überwachenden elektrischen Energieversorgungseinheit angenommen worden ist, das Oberschreiten der Ansprechkennlinie 34 also nur auf Sättigungserscheinungen der beteiligten Stromwandler zurückzuführen ist. Das Ausgangssignal der Auslöseeinrichtung 22 ist im Diagramm E der Figur 5 dargestellt. Blocking device 37 is blocked from time T1. If the test arrangement 30 subsequently determines that the curve 38 in diagram B of FIG. 5, which results from successive points of the current values, moves out of the additional stabilization area 31, then a "0" signal is generated at this time T2 Via an inverter 39 (compare FIG. 3), a downstream time stage 40 starts in a reset device 41 for a predetermined time period e. As diagram B in FIG. 5 also shows, curve 38 cuts through response characteristic 34 after about 10 ms, whereupon trigger device 22 of evaluation device 21 (see FIG. 2) emits a signal on the output side. However, this signal must not lead to a trigger command because, in the present case, an external fault with regard to the electrical power supply unit to be monitored has been assumed, the exceeding of the response characteristic 34 can therefore only be attributed to saturation phenomena of the current transformers involved. The output signal of the trigger device 22 is shown in diagram E in FIG.
Mit abklingender Sättigung der beteiligten Stromwandler nimmt die Kurve 38 nachfolgend auch wieder niedrigere Werte an, um schließlich zum Zeitpunkt T3 die Grenzlinie 32 des Zusatzstabilisierungs-Bereichs 31 zu kreuzen. Zum Zeitpunkt T3 wird damit - vergleiche Diagramm F der Figur 5 - die Blockiereinrichtung 37 wiederum blockiert; die Blockiereinrichtung 37 war nämlich zum Zeitpunkt T4 wieder deaktiviert worden, nachdem die Zeitstufe 40 abgelaufen war. With decreasing saturation of the current transformers involved, the curve 38 subsequently also takes on lower values again, in order finally to cross the boundary line 32 of the additional stabilization region 31 at the time T3. At time T3 - see diagram F of FIG. 5 - the blocking device 37 is blocked again; the blocking device 37 was namely deactivated again at the time T4 after the time stage 40 had expired.
Ergänzend zu der schon bisher im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 3 erfolgten Erläuterung der Figur 5 ist zu dieser Figur 5 noch darauf hinzuweisen, daß in ihrem Dia- gramm A der Verlauf der an den Enden der zu überwachenden elektrischen Energieversorgungseinheit erfaßten Ströme I1 und 12 in Abhängigkeit von der Zeit in Perioden des Netzes wiedergegeben ist, wobei die in diesem Diagramm strichliert eingezeichnete Kurve den Differenzstrom IDIFF wiedergibt. Es ist deutlich zu erkennen, daß innerhalb der ersten beidenIn addition to the explanation of FIG. 5 which has already been given in connection with the description of FIG. 3, it should also be pointed out that FIG. 5 shows in its diagram A the course of the currents I 1 and... Detected at the ends of the electrical power supply unit to be monitored 12 is reproduced as a function of time in periods of the network, the curve shown in broken lines in this diagram representing the differential current I DIFF . It can be clearly seen that within the first two
Perioden der Differenzstrom relativ große Werte annimmt, was bei dem angenommenen äußeren Fehlerfall vor allem auf Wandlersättigung zurückzuführen ist. Das Diagramm H der Figur 5 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit in Perioden den zeitlichen Verlauf des Auslösebefehls und läßt erkennen, daß bei dem angenommenen äußeren Fehler trotz Wandlersättigung ein Auslösebefehl nicht erzeugt worden ist . Periods of the differential current assume relatively large values, which is mainly due to transformer saturation in the assumed external fault. The diagram H in FIG. 5 shows the time course of the trigger command and in dependence on the time in periods indicates that a trip command has not been generated for the assumed external fault despite converter saturation.
Die Rückstelleinrichtung 41 gemäß Figur 3 ist nicht nur hin- sichtlich des Zeitgliedes 40 mit der Prüfanordnung 30 verbunden , sondern ist an die Busse 19 und 20 auch mit einer Überwachungseinrichtung 42 angeschlossen , die somit auch mit den Dif ferenzstromwerten IDIFFe und Stabilisierungsstromwerten ISTABe beaufschlagt ist . Die Überwachungseinrichtung 42 ist eingangsseitig mit einem Quotientenbildner 43 versehen , in dem der Quotient Q aus dem j eweiligen Dif ferenzstromwert IDIFFe und dem j eweiligen zugeordneten Stabilisierungsstromwert ISTABe gebildet wird . Dem Quotientenbildner 43 ist eine Schwellenwerterfassungseinrichtung 44 nachgeordnet , die bei einem einen Schwellenwert b überschreitenden Wert des The reset device 41 according to FIG. 3 is not only connected to the test arrangement 30 with respect to the timing element 40, but is also connected to the buses 19 and 20 with a monitoring device 42, which thus also applies the differential current values I DIFFe and stabilization current values I STABe is. The monitoring device 42 is provided on the input side with a quotient generator 43, in which the quotient Q is formed from the respective differential current value I DIFFe and the respective associated stabilizing current value I STABe . The quotient generator 43 is followed by a threshold value detection device 44 which, when the value of the value exceeds a threshold value b
Quotienten Q ein " 1 " -Signal abgibt , von dem eine Quotient Q emits a "1" signal, one of which
nachgeordnete Zeitstufe 45 gesetzt wird . Ausgangsseit ig ist die Zeitstufe 45 über ein ODER-Glied 46 an einen subordinate time step 45 is set. On the output side, the time stage 45 is connected to an OR gate 46
Rücksetzeingang 47 der Blockiereinrichtung 37 angeschlossen ; über das ODER-Glied 46 ist übrigens auch der Ausgang des Zeitgliedes 40 mit dem Rücksetzeingang 47 der Blockiereinrichtung 37 verbunden . Wird von der Schwellenwerterfassungs einrichtung 44 ein Quotient Q erfaßt , der kleiner als der Schwellwert b ist , dann wird ein " 0 " -Signal erzeugt , das die Zeitstufe 45 über einen vorgeordneten Invertierer Reset input 47 of the blocking device 37 connected; Incidentally, the output of the timing element 40 is also connected to the reset input 47 of the blocking device 37 via the OR gate 46. If the quotient Q is detected by the threshold value detection device 44, which is smaller than the threshold value b, then a "0" signal is generated which the time stage 45 uses an upstream inverter
zurücksetzt . resets.
Zur näheren Erläuterung der Funktion der Überwachungseinrichtung 42 nach Figur 3 wird nochmals auf die Fig . 5 zurückge- blendet , und zwar auf das Diagramm C . Dort ist in dem angenommenen Fall eines äußeren Fehlers über der Zeit in Perioden der Quotient Q aus dem j eweiligen Dif ferenzstrom IDIFFe und dem zugeordneten Stabilisierungsstrom ISTABe aufgetragen und der Schwellenwert b eingezeichnet . Dem Diagramm C läßt sich entnehmen, daß in dem dargestellten Fall der Quotient Q den Schwellenwert b nicht überschreitet , so daß von der Überwa- chungseinrichtung 42 ein " 0 " -Signal abgegeben wird; die Zeitstufe 45 wird demzufolge nicht gesetzt . Die Blockiereinrichtung 37 ist also durch die Überwachungseinrichtung 42 in diesem Falle nicht beeinf lußt . For a more detailed explanation of the function of the monitoring device 42 according to FIG. 3, reference is again made to FIG. 5 flashed back to diagram C. In the assumed case of an external error over time, the quotient Q from the respective differential current I DIFFe and the associated stabilization current I STABe is plotted and the threshold value b is plotted. It can be seen from diagram C that in the case shown the quotient Q does not exceed the threshold value b, so that the monitoring device 42 outputs a "0"signal; the time step 45 is therefore not set. The blocking device 37 is therefore not influenced by the monitoring device 42 in this case.
Der Figur 3 laßt sich schließlich noch entnehmen , daß die Rückstelleinrichtung 41 mit einer Überwachungsanordnung 48 versehen ist , die eingangsseitig ebenfalls über die Datenbusse 19 und 20 mit Dif ferenzstromwerten IDIFFe und Stabili- sierungsstromwerten ISTABe beauf schlagt ist . Die Überwachungsanordnung 48 ist eingangsseitig wiederum mit einer Anordnung zur Quotientenbildung 49 versehen, der ein Di f ferenzbildner 50 nachgeordnet ist . In diesem Dif f erenzbildner 50 wird j eweils die Dif ferenz j eweils aufeinanderfolgend er- zeugter Quotienten Q gebildet , und es wird in einer nachgeschalteten Schwellenwerterfassungsanordnung 51 überprüf t , ob die Dif ferenz der Quotienten größer als ein Schwellenwert c oder kleiner als ein weiterer Schwellenwert d ist . Ergibt sich eine Dif ferenz der Quotienten Q mit einem Schwellenwert größer als c , dann wird über eine Kippstufe 52 eine Finally, FIG. 3 shows that the resetting device 41 is provided with a monitoring arrangement 48, which is also supplied with differential current values I DIFFe and stabilizing current values I STABe on the input side via the data buses 19 and 20. The monitoring arrangement 48 is in turn provided on the input side with an arrangement for forming the quotient 49, which is followed by a differential generator 50. In this difference generator 50, the difference of successively generated quotients Q is formed in each case, and it is checked in a downstream threshold value detection arrangement 51 whether the difference of the quotients is greater than a threshold value c or less than a further threshold value d is. If there is a difference of the quotients Q with a threshold value greater than c, then a flip-flop 52 is used
Zähleinrichtung 53 inkrementiert ; wird eine Di f ferenz der Quotienten Q kleiner als der Schwellenwert d ermittelt , dann wird die Kippstufe 52 wieder zurückgesetzt , die Zähleinrichtung 53 also nicht weiter hochgezählt . Die Zähleinrichtung kann bezüglich eines Zählergrenzstandes g unterschiedlich eingestellt sein ; bei einem Grenzstand g wird von der  Counting device 53 incremented; If a difference of the quotients Q is determined to be smaller than the threshold value d, then the flip-flop 52 is reset again, ie the counting device 53 is no longer counted up. The counting device can be set differently with respect to a counter limit level g; at a limit level g of
Zähleinrichtung an das ODER-Glied 46 ein Signal abgegeben, woraufhin die Blockiereinrichtung 37 zurückgesetzt wird . Die Zähleinrichtung 53 wird von dem ODER-GLIED 46 zurückgesetzt . Counting device emitted a signal to the OR gate 46, whereupon the blocking device 37 is reset. The counter 53 is reset by the OR gate 46.
Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Überwachungsanordnung 48 nach der Figur 3 wird auf das Diagramm D der Figur 5 Bezug genommen, indem über der Zeit in Perioden die Dif ferenz ΔQ aufeinanderfolgender Quotienten Q dargestellt ist . Bei dem angenommenen äußeren Fehlerfall überschreitet die Kurve zunächst einmal den Grenzwert c , woraufhin die Kipp- stufe 52 gesetzt wird und die Zählereinrichtung 53 um 1 hochgezählt wird . Später unterschreitet die Kurve ΔQ im For a more detailed explanation of the mode of operation of the monitoring arrangement 48 according to FIG. 3, reference is made to the diagram D of FIG. 5 in that the difference ΔQ of successive quotients Q is shown over time in periods. If the external fault is assumed, the curve initially exceeds the limit value c, whereupon the tilting stage 52 is set and the counter device 53 is counted up by 1. Later the curve falls below ΔQ in
Diagramm D den unteren Schwellenwert d, woraufhin die Kippstufe 52 rückgesetzt wird; in der Zähleinrichtung 53 wird also nicht weitergezählt . Ist die Zähleinrichtung auf einen Zählergrenzstand von " 2 " eingestellt , ergibt sich also an ihrem Ausgang kein Signal an das ODER-Glied 46 , und die Diagram D shows the lower threshold value d, whereupon the flip-flop 52 is reset; counting device 53 is therefore not counted further. If the counter is set to a counter limit of "2", there is no signal at its output to the OR gate 46, and the
Blockiereinrichtung 37 wird nicht zurückgesetzt ; sie bleibt also aktiviert . Blocking device 37 is not reset; so it remains activated.
Die Figur 6 zeigt Diagramme A bis H ähnlich wie die Figur 5 , j edoch den Verlauf der oben im einzelnen beschriebenen Größen für den Fall eines inneren Fehlers mit Sättigung . Der Verlauf der Ströme I1 und I2 ist im Diagramm A wiederum über der Zeit in Perioden wiedergegeben , wobei die strichlierte Kurve wiederum den Di f ferenzstrom ID I FF wiedergibt . FIG. 6 shows diagrams A to H similar to FIG. 5, but the course of the variables described in detail above for the case of an internal error with saturation. The course of the currents I 1 and I 2 is again shown in the diagram A over time in periods, the dashed curve in turn representing the differential current I DI FF .
Das Diagramm B der Figur 6 läßt erkennen, daß bei dem angenommenen inneren Fehler die durch die einzelnen aufeinander- folgenden Punkte aus Dif ferenz- und Stabilisierungsstromwer- ten IDIFFe und ISTABe gebildete Kurve 60 anders als die Kurve 38 nach dem Diagramm B der Figur 5 den Zusatzstabili- sierungs -Bereich 31 nicht schneidet , sondern weit oberhalb der Ansprech-Kennlinie 34 verläuft . In diesem Falle spricht die Auslöseschaltung 22 (vergleiche Figur 2 ) zu einem Zeitpunkt T5 nach dem Auftreten des Fehlers an, der durch die Reaktionszeit bedingt ist . Eine Blockierung der Blockiereinrichtung 37 (vergleiche Figur 3 ) findet nicht statt , wie das Diagramm F der Figur 6 deutlich erkennen läßt . Damit wird über die Logikschaltung 28 gemäß Figur 2 zum Zeitpunkt T5 ein Auslösebefehl ohne weitere Verzögerung gegeben . Die Diagram B in FIG. 6 shows that with the assumed internal error, curve 60 formed by the individual successive points from differential and stabilizing current values I DIFFe and I STABe differs from curve 38 according to diagram B in FIG 5 does not intersect the additional stabilization area 31, but extends far above the response characteristic 34. In this case, the trigger circuit 22 (see FIG. 2) responds at a time T5 after the occurrence of the error, which is due to the reaction time. A blocking of the blocking device 37 (see FIG. 3) does not take place, as can clearly be seen in the diagram F in FIG. A trigger command is thus given via the logic circuit 28 according to FIG. 2 at time T5 without further delay. The
Rückstelleinrichtung 41 hat keinerlei Einfluß auf das Reset device 41 has no influence on that
Auslöseverhalten der Differentialschutzanordnung, weil die Prüfanordnung 30 ihren Ausgang 36 zu keinem Zeitpunkt Tripping behavior of the differential protection arrangement, because the test arrangement 30 never outputs 36
aktiviert . In Figur 7 sind die Verhältnisse dargestellt, wie sie sich bei einem auf einen äußeren Fehler folgenden inneren Fehler ergeben. Das Diagramm A der Figur 7 zeigt wiederum den Verlauf der Ströme I1 und I2 in Abhängigkeit von der Zeit in Perioden sowie den sich jeweils ergebenden Differenzstrom IDIFF. Das Diagramm B zeigt, daß zum Zeitpunkt T10 die von den einzelnen Punkten der nacheinander erfaßten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte gebildete Kurve 61 in den Zusatzstabilisierungsstrom-Bereich 31 eintritt, woraufhin von der Prüfanordnung 30 (siehe Fig. 3) über ihren Ausgang 36 die Blockiereinrichtung 37 sofort aktiviert wird. Zum Zeitpunkt TU schneidet die Kurve 61 die Grenzlinie 32 des Zusatzstabi- lisierungs-Bereichs 31, woraufhin die Prüfanordnung 30 an ihrem Ausgang 36 ein "0"-Signal erzeugt, das nach Inver- tierung das Zeitglied 40 für die vorbestimmte Zeitverzögerung e anlaufen läßt. Die Kurve 61 schneidet anschließend wegen auftretender Wandlersättigung zum Zeitpunkt T12 die Ansprech- Kennlinie 34, woraufhin von der Auslöseschaltung 22 (vgl. Fig. 2) der Auswerteeinrichtung 21 ein "1" -Signal erzeugt wird, wie das Diagramm E der Figur 7 erkennen läßt. Zum Zeitpunkt T13 schneidet die Kurve 61 erneut die Ansprech-Kennlinie 34 (Wandlersättigung ist abgeklungen), woraufhin die Auslöseschaltung 22 wieder in den "0"-Zustand zurückfällt. Die zwischen den Zeitpunkten T12 und T13 aufgetretene Wandlersättigung hat keinen Einfluß auf das Auslöseverhalten der Differentialschutzanordnung, weil im Zeitintervall zwischen T12 und T13 die Blockiereinrichtung 37 aktiviert war. activated. FIG. 7 shows the relationships as they result from an internal error following an external error. The diagram A in FIG. 7 again shows the course of the currents I 1 and I 2 as a function of time in periods and the differential current I DIFF that results in each case. Diagram B shows that, at time T10, curve 61 formed by the individual points of the differential and stabilization current values acquired one after the other enters additional stabilization current region 31, whereupon test arrangement 30 (see FIG. 3), via its output 36, blocks device 37 is activated immediately. At the time TU, the curve 61 intersects the boundary line 32 of the additional stabilization area 31, whereupon the test arrangement 30 generates a "0" signal at its output 36 which, after inverting, causes the timer 40 to start up for the predetermined time delay e. Curve 61 then intersects response characteristic curve 34 at time T12 due to converter saturation, whereupon a "1" signal is generated by trigger circuit 22 (cf. FIG. 2) of evaluation device 21, as can be seen in diagram E in FIG . At time T13, curve 61 again cuts response characteristic 34 (converter saturation has decayed), whereupon trigger circuit 22 returns to the "0" state. The converter saturation that occurred between times T12 and T13 has no influence on the tripping behavior of the differential protection arrangement because the blocking device 37 was activated in the time interval between T12 and T13.
Wie das Diagramm B der Figur 7 ferner erkennen läßt, tritt etwa zum Zeitpunkt T14 ein innerer Fehler auf, woraufhin die Kurve 61 ein drittes Mal die Ansprech-Kennlinie 34 schneidet. Gemäß dem Diagramm H der Figur 7 wird daraufhin am Ausgang 29 der Stromdifferentialschutzeinrichtung ein Auslösesignal abgegeben, weil vorher die Aktivierung der Blockiereiririchtung 37 zum Zeitpunkt T15 dadurch rückgängig gemacht worden war, daß bei den dargestellten Verhältnissen gemäß den Diagrammen C und D die Kurve nach dem Diagramm D zum Zeitpunkt T15 ein zweites Mal den oberen Schwellenwert c überschritten hatte. Dies führte über die Zähleinrichtung 53 und das ODER-Glied 46 zu einer Deaktivierung der Blockiereinrichtung 37. As can also be seen in diagram B of FIG. 7, an internal error occurs approximately at time T14, whereupon curve 61 intersects response characteristic curve 34 a third time. According to the diagram H in FIG. 7, a trigger signal is then emitted at the output 29 of the current differential protection device because the activation of the blocking device 37 at time T15 had previously been canceled by the fact that, in the conditions shown, according to the diagrams C and D the curve according to diagram D had exceeded the upper threshold value c a second time at time T15. This resulted in the blocking device 37 being deactivated via the counting device 53 and the OR gate 46.
Steigt bei einem auf einen äußeren Fehler unmittelbar folgenden inneren Fehler der Quotient Q - anders als in dem If the internal error immediately follows an external error, the quotient Q increases - differently than in that
Diagramm C der Fig. 7 dargestellt - steiler an und erreicht er vergleichsweise schnell den Schwellenwert b, dann wird die Auslösung dadurch bewirkt, daß nach Ablauf der Zeitverzögerung f die Blockiereinrichtung 37 deaktiviert wird. Diagram C of FIG. 7 - steeper and if it reaches the threshold value b comparatively quickly, the triggering is effected by the blocking device 37 being deactivated after the time delay f has expired.

Claims

Patentansprüche claims
1. Stromdifferentialschutzanordnung für eine elektrische Energieversorgungseinheit mit 1. Current differential protection arrangement for an electrical power supply unit with
- einer Meßwertvorverarbeitungseinrichtung (10), in der aus bei einem Fehlerfall an den Enden der - A measured value preprocessing device (10), in the case of an error at the ends of the
Energieversorgungseinheit erfaßten Strömen fortlaufend jeweils Differenzstromwerte und diesen jeweils zugeordnete Stabilisierungsstromwerte gebildet werden, und mit  Currents detected energy supply unit are continuously formed differential current values and stabilization current values assigned to each, and with
- einer Auswerteeinrichtung, in der anhand einer vorgegebenen Abhängigkeit des Differenzstromes vom Stabilisierungsstrom (Ansprechkennlinie) geprüft wird, ob die jeweils gebildeten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte einen Punkt auf der einen Seite der Ansprechkennlinie (SperrenGebiet) oder einen Punkt auf der anderen Seite der Ansprechkennlinie (Auslösen-Gebiet) beschreiben, wobei - An evaluation device, in which, based on a predetermined dependency of the differential current on the stabilizing current (response characteristic), it is checked whether the differential and stabilizing current values formed in each case have a point on one side of the response characteristic (blocking area) or a point on the other side of the response characteristic (triggering Area), where
- die Auswerteeinrichtung hinsichtlich der Bildung des Sperren-Gebietes so ausgelegt ist, daß im Sperren-Gebiet zur Erzielung einer Zusatzstabilisierung ein Zusatzstabilisierungs-Bereich vorhanden ist, der durch einen unterhalb einer an einem vorbestimmten  - The evaluation device is designed with regard to the formation of the blocking area so that in the blocking area to achieve additional stabilization there is an additional stabilization area which is defined by one below a predetermined one
Stabilisierungsstromwert beginnenden und in  Stabilizing current value beginning and in
vorgegebener Weise linear mit dem Stabilisierungsstrom ansteigenden Grenzlinie liegenden Abschnitt des  in a predetermined manner, the section of the line lying linearly with the stabilizing current
Sperren-Gebietes definiert ist,  Blocking area is defined,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- die Auswerteeinrichtung (21) in einer Stablisierungsschal- tung (25) eine Prüfanordnung (30) enthält, die die jeweils gebildeten Differenz- und Stabilisierungsstromwerte - The evaluation device (21) in a stabilization circuit (25) contains a test arrangement (30) which contains the differential and stabilization current values formed in each case
(IDIFFe, ISTABe) dahingehend untersucht, ob sie einen(I DIFFe , I STABe ) examined whether they
Punkt im Zusatzstabilisierungs-Bereich (31) beschreiben, und die bei einem ersten festgestellten Punkt im Zusatzstabilisierungs-Bereich (31) nach Eintritt des Fehlerfalles ein Sperrsignal abgibt, und Describe point in the additional stabilization area (31), and which emits a blocking signal at a first point determined in the additional stabilization area (31) after the occurrence of the fault, and
- der Prüfanordnung (30) eine Blockiereinrichtung (37) mit zugeordneter Rückstelleinrichtung (41) derart nachgeordnet ist, daß durch das Sperrsignal einerseits die - The test arrangement (30) has a blocking device (37) with an associated reset device (41) is that on the one hand the
Blockiereinrichtung (37) aktiviert wird und andererseits bei einem ersten festgestellten Punkt außerhalb des Zu- satzstabilisierungs-Bereichs (31) im Verlaufe desselben Fehlerfalles ein in der Rückstelleinrichtung (41) vorhandenes Zeitglied (40) mit vorgegebener Zeitverzögerung (e) gestartet wird, das  Blocking device (37) is activated and, on the other hand, at a first determined point outside the additional stabilization area (31) in the course of the same fault, a timing element (40) present in the resetting device (41) is started with a predetermined time delay (e), which
- ausgangsseitig mit einem Rücksetzeingang (R) der  - On the output side with a reset input (R)
Blockiereinrichtung (37) in Verbindung steht und nach der vorgegebenen Zeitverzögerung (e) die Blockiereinrichtung (37) zurücksetzt.  Blocking device (37) is connected and after the predetermined time delay (e) resets the blocking device (37).
2. Stromdifferentialschutzanordnung nach Anspruch 1 2. Current differential protection arrangement according to claim 1
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- in der Rückstelleinrichtung (41) eine Überwachungseinrichtung (42) vorhanden ist, die eingangsseitig mit den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten doiFFe, ISTABe) be- aufschlagt ist und ausgangsseitig mit einer Zeitstufe (45) mit vorbestimmter Zeitverzögerung (f) verbunden ist, - In the resetting device (41) there is a monitoring device (42) which is supplied on the input side with the differential and stabilizing current values doiFFe, I STABe ) and is connected on the output side with a time stage (45) with a predetermined time delay (f),
- die Überwachungseinrichtung (42) eingangsseitig einen - The monitoring device (42) on the input side
Quotientenbildner (43) aufweist, der den Quotienten (Q) aus den jeweiligen Differenz- und Stabilisierungsstromwerten (IDIFFe, ISTABe) bildet, Has the quotient generator (43), which forms the quotient (Q) from the respective differential and stabilization current values (I DIFFe , I STABe ),
- in der Überwachungseinrichtung (42) dem Quotientenbildner (43) eine Schwellenwerterfassungseinrichtung (44) nachgeordnet ist, die  - In the monitoring device (42), the quotient generator (43) is followed by a threshold value detection device (44) which
- bei einem oberhalb eines Schwellenwertes (b) liegenden Quotienten (Q) die Zeitstufe (45) startet und  - If the quotient (Q) is above a threshold value (b), the time stage (45) starts and
- die Zeitstufe (45) ausgangsseitig mit dem Rücksetzeingang (R) der Blockiereinrichtung (37) verbunden ist.  - The timer (45) is connected on the output side to the reset input (R) of the blocking device (37).
3. Stromdifferentialschutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß 3. Current differential protection arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- die Rückstelleinrichtung (41) eine mit den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten (IDIFFe, ISTABe) beaufschlagte- The resetting device (41) is loaded with the differential and stabilizing current values (I DIFFe , I STABe )
Überwachungsanordnung (48) enthält, die eingangsseitig eine Anordnung zur Quotientenbildung (49) aus den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten (IDIFFe, ISTABe) enthält, Monitoring arrangement (48) contains the input side contains an arrangement for forming the quotient (49) from the differential and stabilization current values (I DIFFe , I STABe ),
- der Anordnung zur Quotientenbildung (49) ein Differenzbildner (50) nachgeschaltet ist, der die Differenz (ΔQ) der jeweils nacheinander gebildeten Quotienten (Q) aus den Differenz- und Stabilisierungsstromwerten (IDiFFe, ISTABe) bildet, - The arrangement for forming the quotient (49) is followed by a difference generator (50), which forms the difference (ΔQ) of the quotients (Q) formed one after the other from the difference and stabilization current values (I DiFFe, I STABe ),
- dem Differenzbildner (50) eine Schwellenwerterfassungsanordnung (51) nachgeordnet ist, in der die jeweils gebildete Differenz (ΔQ) einerseits auf das Überschreiten eines oberen Schwellenwertes (c) mit Erzeugen eines ersten  - The difference generator (50) is followed by a threshold value detection arrangement (51), in which the difference (ΔQ) formed in each case, on the one hand, when an upper threshold value (c) is exceeded with generation of a first one
Steuersignals und andererseits auf das Unterschreiten eines unteren Schwellenwertes (d) mit Erzeugen eines zweiten Steuersignals untersucht wird, und  Control signal and on the other hand is examined for falling below a lower threshold value (d) with generation of a second control signal, and
- die Überwachungsanordnung (48) mit der Blockiereinrichtung (37) über eine Zähleinrichtung (53) für das erste Steuersignal verbunden ist, die  - The monitoring arrangement (48) is connected to the blocking device (37) via a counting device (53) for the first control signal
- bei einem vorgegebenen Zählerstand ein Rücksetzsignal an die Blockiereinrichtung (37) abgibt.  - At a predetermined counter reading a reset signal to the blocking device (37).
4. Stromdifferentialschutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 4. Current differential protection arrangement according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- das Zeitglied (40), die Zeitstufe (45) und die Zähleinrichtung (53) über ein Logik-Glied (46) mit dem Rücksetzeingang (R) der Blockiereinrichtung (37) verbunden sind. - The timing element (40), the time stage (45) and the counting device (53) are connected via a logic element (46) to the reset input (R) of the blocking device (37).
5. Stromdifferentialschutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. current differential protection arrangement according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- die Meßwertvorverarbeitungseinrichtung (10) eine Berechnungseinheit (17) enthält, in der  - The measured value preprocessing device (10) contains a calculation unit (17) in which
- aus den erfaßten Strömen effektivwertproportionale Meßgrößen gebildet werden, mit denen die Differenz- und Stabilisierungsstromwerte (IDIFFe, ISTABe) gewonnen werden. - Measured variables proportional to the effective value are formed from the recorded currents, with which the difference and Stabilization current values (I DIFFe , I STABe ) can be obtained.
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